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曲面积分及多元积分学应用
1.设 f(x,y,z)= x2 + y2 +z2 ,则div(gradf) =__________.
(1,−2,2)
2.向量场A(x,y,z)=(x+y+z)i+xyj+zk的旋度rotA=__________.
3.设球体x2 + y2 +z2 z上任一点处的密度等于该点到原点的距离的平方,则此
球的质心的z坐标为__________.
4.设为球面x2 +y2 +z2 =2ax(a0),则面积分 ( x2 + y2 +z2) dS =__________.
y3i−x3j
5.在力场F = 的作用下,一质点沿圆周x2 + y2 =1逆时针运动一圈所做的
x2 + y2
功为
π 3π
(A) . (B) .
2 2
π 3π
(C)− . (D)− .
2 2
k
6.(88-1)设位于点(0,1)的质点A对质点M 的引力大小为 (k 0为常数,r
r2
为质点 A与M 之间的距离),质点M 沿曲线 y = 2x−x2 自B (2,0)运动到O
(0,0).求在此运动过程中质点A对质点M 的引力所做的功.
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x2 y2
7.(99-1)设S为椭球面 + +z2 =1的上半部分,点P(x,y,z)S ,为S在
2 2
z
点P处的切平面,(x,y,z)为点O(0,0,0)到平面的距离,求 dS.
(x,y,z)
S
8.(01-1)设有一高度为h(t)(t为时间)的雪堆在融化过程中,其侧面满足方程
2(x2 + y2)
z =h(t)−
h(t)
(设长度单位为厘米,时间单位为小时),已知体积减小的速率
与侧面积成正比(比例系数0.9),问高度为130厘米的雪堆全部融化需多少小时?
9.(87-1)计算曲面积分I =x(8y+1)dydz+2(1− y2)dzdx−4yzdxdy,其中是
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z = y−1,
曲线 (1 y3)绕 y轴旋转一周所成的曲面,它的法向量与 y轴正向
x=0
的夹角恒大于 .
2
10.(89-1)设空间区域由曲面z =a2 −x2 −y2与平面z=0围成,其中a为正
常 数 . 记 表 面 的 外 侧 为 S , 的 体 积 为 V . 证 明 :
x2yz2dydz−xy2z2dzdx+z(1+xyz)dxdy =V .
S
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I =(x3+az2)dydz+(y3+ax2)dzdx+(z3+ay2)dxdy
11(. 92-1)计算曲面积分 ,其中
为上半球面z = a2 −x2 − y2 的上侧.
12.(92-1)在变力F = yzi+zxj+xyk的作用下,质点由原点沿直线运动到椭球
x2 y2 z2
面 + + =1上第一卦限的点M(,,),问,,取何值时,力F所做的
a2 b2 c2
功W 最大?并求出W 的最大值.
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13.(00-1)设对于半空间 x0 内任意的光滑有向封闭曲面 S ,都有
xf(x)dydz−xyf(x)dzdx−e2xzdxdy =0,其中函数 f(x)在(0, +)内具有连续的一
S
阶导数,且lim f(x)=1,求 f(x).
x→0+
14.(02-1)设有一小山,取它的底面所在的平面为xoy坐标面,其底部所占的
D={(x,y) x2 + y2 −xy75} h(x,y)=75−x2 −y2 +xy
区域为 ,小山的高度函数为 .
(I)设M(x ,y )为区域D上的一点,问h(x,y)在该点沿平面上什么方向的方向
0 0
导数最大?若记此方向导数的最大值为g(x ,y ),试写出g(x ,y )表达式;
0 0 0 0
(II)现欲利用此小山开展攀岩活动,为此需要在山脚寻找一上山坡度最大的点
作为攀登的起点,也就是说,要在D的边界线x2 +y2−xy=75上找出使(I)中
的g(x,y)达到最大值的点.试确定攀登起点的位置.
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